適用于檢測(cè)病原體的診斷裝置以及使用該裝置的檢測(cè)方法制造方法及圖紙

提出一種適用于檢測(cè)存在于樣本中的病原體的檢測(cè)系統(tǒng)。檢測(cè)系統(tǒng)包括：微流體通道，被配置為接收包含靶點(diǎn)生化成分的樣本溶液且被配置為支持樣本溶液的流動(dòng)；成像透鏡；激發(fā)光源，被配置為將激發(fā)光發(fā)射到成像透鏡的聚焦空間中；以及探測(cè)器。微流體通道包括觀察區(qū)段，在觀察區(qū)段中，流動(dòng)相對(duì)于成像透鏡的中心軸對(duì)準(zhǔn)，使得聚焦空間在觀察區(qū)段內(nèi)，并且靶點(diǎn)生化成分在沿著觀察區(qū)段移動(dòng)期間移動(dòng)通過(guò)成像透鏡的聚焦平面。檢測(cè)器被配置為檢測(cè)由靶點(diǎn)生化成分在被激發(fā)光激發(fā)下發(fā)射的光信號(hào)。在被激發(fā)光激發(fā)下發(fā)射的光信號(hào)。在被激發(fā)光激發(fā)下發(fā)射的光信號(hào)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】適用于檢測(cè)病原體的診斷裝置以及使用該裝置的檢測(cè)方法


[0001]本說(shuō)明書涉及生化檢測(cè)和診斷，尤其涉及用于快速識(shí)別樣本(例如體液)中的病原體的設(shè)備和方法。

技術(shù)介紹

[0002]傳統(tǒng)的用于病毒(例如SARS
?
CoV
?
2、COVID
?
19的病原體)的診斷測(cè)試可擴(kuò)展性通常較差。
[0003]盡管各種形式的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)被認(rèn)為是可靠的方法，但這些測(cè)試需要生產(chǎn)昂貴的酶、擴(kuò)增時(shí)間以及RNA提取后相對(duì)干凈的輸入樣本。此外，這些方法需要專業(yè)裝置和協(xié)議，限制了其在快速“現(xiàn)場(chǎng)”測(cè)試應(yīng)用中的使用。
[0004]對(duì)SARS
?
CoV
?
2蛋白(例如尖峰蛋白)或針對(duì)SARS
?
CoV
?
2蛋白的抗體敏感的測(cè)試可能存在與現(xiàn)有蛋白檢測(cè)類似的運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、敏感性和特異性問(wèn)題。與純基于核酸的測(cè)試相比，任何使用蛋白質(zhì)檢測(cè)其他蛋白質(zhì)的測(cè)試向來(lái)都更昂貴且更難推廣，因?yàn)榕c從活生物體中生產(chǎn)蛋白質(zhì)的難度相比，化學(xué)合成核酸更容易。
[0005]COVID
?
19疫情突顯出人們對(duì)相對(duì)便宜且緊湊的病原體檢測(cè)設(shè)備的需求尚未得到滿足，這種設(shè)備能夠可靠且快速地檢測(cè)樣本中的病原體，并允許非專業(yè)操作人員使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0006]根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)方面，提供了一種檢測(cè)系統(tǒng)，包括：微流體通道，其被配置為接收包含靶點(diǎn)生化成分的樣本溶液，且被配置為支持樣本溶液的流動(dòng)；成像透鏡；激發(fā)光源，其被配置為將激發(fā)光發(fā)射到成像透鏡的聚焦空間中；以及檢測(cè)設(shè)備，其包括檢測(cè)器；其中，微流體通道包括觀察區(qū)段，在觀察區(qū)段中，流動(dòng)相對(duì)于成像透鏡的中心軸對(duì)準(zhǔn)，使得聚焦空間在觀察區(qū)段內(nèi)，并且靶點(diǎn)生化成分在沿著觀察區(qū)段移動(dòng)期間移動(dòng)通過(guò)成像透鏡的聚焦平面，并且其中，檢測(cè)器被配置為檢測(cè)由靶點(diǎn)生化成分在激發(fā)光的激發(fā)下發(fā)射的光信號(hào)。
[0007]微流體通道可以被配置為支持平行于中心軸的流動(dòng)，使得在移動(dòng)通過(guò)聚焦空間期間，圍繞檢測(cè)器上的固定點(diǎn)接收來(lái)自靶點(diǎn)生化成分的發(fā)射。這可以通過(guò)使微流體通道沿著成像透鏡的中心軸延伸來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0008]可選地，微流體通道可以被配置為提供相對(duì)于中心軸成一定角度的流動(dòng)，使得在移動(dòng)通過(guò)聚焦空間期間，在檢測(cè)設(shè)備的檢測(cè)器上的細(xì)長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)接收來(lái)自靶點(diǎn)生化成分的發(fā)射。這可以通過(guò)使微流體通道以一定角度沿著成像透鏡的中心軸延伸來(lái)實(shí)現(xiàn)。該角度可以是相對(duì)較淺的角度。例如，角度可以不超過(guò)5
°
，不超過(guò)10
°
，不超過(guò)20
°
，不超過(guò)25
°
，或不超過(guò)30
°
，或不超過(guò)45
°
。
[0009]優(yōu)選地，激發(fā)光源被配置為以寬場(chǎng)照明模式提供激發(fā)光，例如通過(guò)寬場(chǎng)外熒光顯微鏡檢查(其中激發(fā)光穿過(guò)成像透鏡)或光片熒光顯微鏡檢查(其中激發(fā)光獨(dú)立于成像透鏡提供)。
[0010]優(yōu)選地，激發(fā)光源被配置為提供激發(fā)光，激發(fā)光包括被引導(dǎo)穿過(guò)微流體通道的一
個(gè)或多個(gè)光片。有利的是，使用光片照明有助于減少背景信號(hào)和熒光分子的光漂白。例如，這可以通過(guò)在激發(fā)光的光束路徑中提供柱面透鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0011]更優(yōu)選地，激發(fā)光源被配置為提供激發(fā)光，該激發(fā)光包括一個(gè)或多個(gè)光片，一個(gè)或多個(gè)光片橫向于且平行于成像透鏡的聚焦平面(大約或正好與中心軸成90
°
)。有利的是，利用橫向于且平行于成像透鏡的聚焦平面的光片照明可以確保照明的功率密度關(guān)于中心軸相對(duì)對(duì)稱。相反，如果光片以相對(duì)于聚焦平面的角度被引導(dǎo)，則這可能導(dǎo)致/促使透鏡的聚焦空間上的功率密度的變化，從而可能導(dǎo)致從靶點(diǎn)生化成分檢測(cè)到的信號(hào)的不希望的變化，這取決于其在聚焦空間內(nèi)的位置。
[0012]可選地，微流體通道被配置為支持平行于中心軸的流動(dòng)，并且激發(fā)光源被配置為提供包括被引導(dǎo)穿過(guò)微流體通道的一個(gè)或多個(gè)光片的激發(fā)光，優(yōu)選地，其中，橫向于且平行于成像透鏡的聚焦平面(垂直于中心軸)對(duì)一個(gè)或多個(gè)光片進(jìn)行照明。
[0013]在激發(fā)光源被配置為提供包括一個(gè)或多個(gè)光片的激發(fā)光的情況下，激發(fā)光源優(yōu)選地被配置為使得當(dāng)以一個(gè)或多個(gè)光片(平行于成像透鏡的中心軸測(cè)量)截取聚焦空間時(shí)，該一個(gè)或多個(gè)光片的厚度與成像透鏡的聚焦空間的厚度相當(dāng)。例如，激發(fā)光源可以被配置為使得一個(gè)或多個(gè)光片的厚度小于或等于聚焦空間。有利的是，這有助于限制背景信號(hào)并限制基于熒光的方法中光漂白的可能性。實(shí)際上，一個(gè)或多個(gè)光片在與成像透鏡的中心軸相交的點(diǎn)處的厚度可以是例如20μm或更小、15μm或更小、10μm或更小、或5μm或更小(如平行于成像透鏡的中心軸測(cè)量的)。
[0014]微流體通道在觀察區(qū)段的區(qū)域中可以具有例如小于600μm、小于500μm或小于400μm的直徑。例如，在觀察區(qū)段的區(qū)域中，微流體通道可以具有100μm至600μm的直徑、100μm至500μm的直徑，或100μm至400μm的直徑。優(yōu)選地，微流體通道在觀察區(qū)段的區(qū)域中具有等于或小于成像透鏡的聚焦空間的寬度的直徑。
[0015]激發(fā)光源可以被配置為使得觀察區(qū)段中的激發(fā)光的寬度與微流體通道的直徑相當(dāng)。例如，可以在微流體通道內(nèi)聚焦80％或更多、90％或更多、或95％或更多的照明功率(光束分布)。
[0016]可選地，檢測(cè)器是相機(jī)或包括相機(jī)。在這樣的實(shí)施方案中，成像透鏡和相機(jī)優(yōu)選地允許對(duì)微流體通道的整個(gè)橫截面(即，橫跨微流體通道的寬度的橫截面)進(jìn)行成像。在這種情況下，激發(fā)光源優(yōu)選地被配置成使得激發(fā)光對(duì)微流體通道的整個(gè)橫截面進(jìn)行照明。有利的是，在這種情況下，可以對(duì)樣本進(jìn)行整體分析。這在檢測(cè)體液中的病原體時(shí)可能很重要，體液中的病原體濃度可能相對(duì)較低。
[0017]可選地，激發(fā)光源被配置為提供包括多個(gè)波長(zhǎng)的激發(fā)光，并且檢測(cè)設(shè)備被配置為區(qū)分在激發(fā)光源的多個(gè)波長(zhǎng)下的激發(fā)下產(chǎn)生的光信號(hào)的相應(yīng)光譜通道。
[0018]優(yōu)選地，激發(fā)光源被配置為提供激發(fā)光，該激發(fā)光包括一個(gè)或多個(gè)包括多個(gè)波長(zhǎng)的光片。特別地，激發(fā)光源可以被配置為提供包括不同波長(zhǎng)的多個(gè)光片的激發(fā)光。在這種情況下，不同波長(zhǎng)的光片可以在z軸上對(duì)齊。不同波長(zhǎng)的多個(gè)光片可以在微流體通道內(nèi)的至少70％的聚焦空間中、微流體通道內(nèi)的至少80％的聚焦空間中、或微流體通道內(nèi)的至少90％的聚焦空間中重疊。
[0019]激發(fā)光源可以被配置為使得由不同波長(zhǎng)的多個(gè)光片照射的體積的組合厚度是例如40μm或更小、30μm或更小、20μm或更小、15μm或更小、10μm或更小、或5μm或更小。
[0020]激發(fā)光源可以包括一個(gè)或多個(gè)(光學(xué))光纖耦合光源，例如一個(gè)或多個(gè)光纖耦合激光器。有利地，使用光纖耦合光源可以允許診斷設(shè)備的構(gòu)造相對(duì)緊湊，同時(shí)允許較容易操縱和對(duì)準(zhǔn)激發(fā)光路。在被配置為提供不同波長(zhǎng)的多個(gè)光片的實(shí)施方案中，可以存在多個(gè)光纖耦合光源，每個(gè)光纖耦合光源被配置為提供不同波長(zhǎng)中的一個(gè)或子集。優(yōu)選地，激發(fā)光源可以包括直接對(duì)聚焦空間進(jìn)行照明的多個(gè)光纖耦合光源(在照明之前沒(méi)有組合器對(duì)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】1.一種檢測(cè)系統(tǒng)，包括：微流體通道，其被配置為接收包含靶點(diǎn)生化成分的樣本溶液，且被配置為支持所述樣本溶液的流動(dòng)；成像透鏡；激發(fā)光源，其被配置為將激發(fā)光發(fā)射到所述成像透鏡的聚焦空間中；以及檢測(cè)設(shè)備，其包括檢測(cè)器，其中，所述微流體通道包括觀察區(qū)段，在所述觀察區(qū)段中，所述流動(dòng)相對(duì)于所述成像透鏡的中心軸對(duì)準(zhǔn)，使得所述聚焦空間在所述觀察區(qū)段內(nèi)，并且所述靶點(diǎn)生化成分在沿著所述觀察區(qū)段移動(dòng)期間移動(dòng)通過(guò)所述成像透鏡的聚焦平面，并且其中，所述檢測(cè)器被配置為檢測(cè)由所述靶點(diǎn)生化成分在所述激發(fā)光的激發(fā)下發(fā)射的光信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其中，所述微流體通道被配置為支持平行于所述中心軸的流動(dòng)，使得在移動(dòng)通過(guò)所述聚焦空間期間，圍繞所述檢測(cè)器上的固定點(diǎn)接收來(lái)自所述靶點(diǎn)生化成分的發(fā)射。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其中，所述檢測(cè)器是相機(jī)。4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其中，所述檢測(cè)系統(tǒng)被配置為通過(guò)熒光或熒光和散射的組合來(lái)檢測(cè)所述靶點(diǎn)生化成分。5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其中，所述激發(fā)光源被配置為提供包括多個(gè)波長(zhǎng)的激發(fā)光，并且所述檢測(cè)設(shè)備被配置為利用所述激發(fā)光源的多個(gè)波長(zhǎng)來(lái)區(qū)分在激發(fā)下產(chǎn)生的光信號(hào)的相應(yīng)光譜通道。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其中，所述激發(fā)光源被配置為提供激發(fā)光，所述激發(fā)光包括被引導(dǎo)穿過(guò)所述微流體通道的一個(gè)或多個(gè)光片。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其中，所述激發(fā)光源被配置為提供所述一個(gè)或多個(gè)光片，所述一個(gè)或多個(gè)光片橫向于且平行于所述成像透鏡的聚焦平面。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其中，所述激發(fā)光源被配置為提供包括一個(gè)或多個(gè)光片的激發(fā)光，所述一個(gè)或多個(gè)光片包括多個(gè)波長(zhǎng)。9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其中，所述激發(fā)光源包括一個(gè)或多個(gè)光纖耦合光源，所述一個(gè)或多個(gè)光纖耦合光源例如一個(gè)或多個(gè)光纖耦合激光器。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其中，所述激發(fā)光源包括被配置為提供不同波長(zhǎng)的激發(fā)光的多個(gè)光纖耦合光源，其中，所述光纖耦合光源的端部以陣列的方式并排布置在所述微流體通道的一側(cè)上，并且其中，共享透鏡被定位在所述光纖耦合光源的端部的前方，以在使用期間使來(lái)自所述多個(gè)光纖耦合光源的激發(fā)光成形為光片。11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其中，所述檢測(cè)設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)濾光器，以將光信號(hào)分離到兩個(gè)或更多個(gè)顏色通道中，其中，不同顏色的通道在分離的檢測(cè)器上和/或在單個(gè)檢測(cè)器的分離的區(qū)域上被檢測(cè)。12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其中，所述檢測(cè)設(shè)備包括色散元件，以將光信號(hào)分離成不同的波長(zhǎng)，使得不同的波長(zhǎng)對(duì)所述檢測(cè)器的不同部分進(jìn)行照明。13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其中，所述微流體通道被配置為支持平行于所述成像透鏡的中心軸的流動(dòng)，所述激發(fā)光源被配置為提供包括一個(gè)或多個(gè)光片的
激發(fā)光，所述一個(gè)或多個(gè)光片包括不同波長(zhǎng)，橫向于且平行于所述成像透鏡的聚焦平面對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)光片進(jìn)行照明，所述檢測(cè)設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)濾光器以將光信號(hào)分離到兩個(gè)或更多個(gè)顏色通道中，所述檢測(cè)設(shè)備優(yōu)選地還包括色散元件，以將光信號(hào)分離成不同的波長(zhǎng)，使得不同的波長(zhǎng)對(duì)所述檢測(cè)器的不同部分進(jìn)行照明。14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其中，所述色散元件是棱鏡。15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其中，所述色散元件是由沿著共享面熔接/粘合的兩個(gè)楔形棱鏡形成的雙焦復(fù)合棱鏡，使得兩個(gè)楔形棱鏡的頂角彼此背離。16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其中，所述微流體通道被提供為微流體芯片上的測(cè)試模塊的一部分，并且所述微流體芯片包括多個(gè)這樣的測(cè)試模塊，其中，所述微流體芯片是能夠移動(dòng)的，以便能夠依次檢查所述測(cè)試模塊。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其中，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括馬達(dá)，所述馬達(dá)被配置為移動(dòng)所述微流體芯片以允許依次檢查測(cè)試模塊。18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)容納在不透光的殼體中。19.一種檢測(cè)靶點(diǎn)生化成分的方法，所述方法包括：制備包含靶點(diǎn)生化成分的樣本溶液，以便利用一個(gè)或多個(gè)光學(xué)標(biāo)記對(duì)所述靶點(diǎn)生化成分進(jìn)行標(biāo)記；將所述樣本溶液送入到被配置為支持所述樣本溶液的流動(dòng)的微流體通道中；將激發(fā)光提供到成像透鏡的聚焦空間中；使用檢測(cè)器檢測(cè)所述靶點(diǎn)生化成分，所述檢測(cè)器被配置為檢測(cè)由所述一個(gè)或多個(gè)光學(xué)標(biāo)記在激發(fā)光的激發(fā)下發(fā)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：景博，L，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：牛津納米成像有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：